ElectroSkin機(jī)器人皮膚亮相 是下一代軟體機(jī)器人的新的基本構(gòu)建塊

布里斯托爾工程學(xué)院的研究人員從生物皮膚和蝸牛和等軟生物的靈感中獲得了成功的展示，它通過交替收縮嵌入的人造肌肉并抓握表面成功地爬行了一種新的機(jī)器人皮膚。由機(jī)器人學(xué)教授喬納森·羅西特（Jonathan Rossiter）領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)，開發(fā)了一種可以卷起并放在口袋里的可拉伸的類似皮膚的機(jī)器人，該機(jī)器人采用了一種將人工肌肉和電粘附力嵌入柔軟材料中的新方法。

這項(xiàng)發(fā)表在《Soft Robotics》上的新進(jìn)展可以創(chuàng)造出用于在危險(xiǎn)環(huán)境中進(jìn)行環(huán)境監(jiān)測(cè)和部署的新型輕薄型機(jī)器人，用于精致物體的機(jī)器人夾具以及新的可穿戴技術(shù)。

具有自動(dòng)操作，自動(dòng)抓握和自動(dòng)定位功能的主動(dòng)軟智能結(jié)構(gòu)。（A）可攜帶和可部署的全軟爬行機(jī)器人概念。（B）一個(gè)完全柔軟的ElectroSkin機(jī)器人在伸手。（C）基本ElectroSkin設(shè)計(jì)的示意圖，顯示了為電粘附和驅(qū)動(dòng)供電的區(qū)域。（D）ElectroSkin傳送帶，在一張辦公室用紙上移動(dòng)一只黃色的鴨子。（E）完全柔軟的ElectroSkin機(jī)器人自動(dòng)定位在整個(gè)表面上。比例尺表示1厘米。

人體皮膚活躍，智能且可拉伸，于是科學(xué)家想到可以復(fù)制這些特性的人造皮膚是很有前途的材料和技術(shù)，其可以實(shí)現(xiàn)輕便，經(jīng)濟(jì)高效，便攜式和可部署的軟設(shè)備和機(jī)器人。

這個(gè)可拉伸和便攜式的人造皮膚（ElectroSkin），它在完全兼容的多層復(fù)合皮膚狀結(jié)構(gòu)中結(jié)合了介電彈性體致動(dòng)器（DEAs）和軟電膠（EA）。通過利用DEA和EA的共同特征，他們將復(fù)合人造皮膚的區(qū)域定義為主動(dòng)或被動(dòng)區(qū)域?；顒?dòng)區(qū)域可以用作機(jī)電執(zhí)行器或靜電夾具元件，或同時(shí)用作兩者。

這種嵌入式多模態(tài)技術(shù)提供了一種可變形的主動(dòng)皮膚的新技術(shù)，該皮膚可以抓握和移動(dòng)物體以及自我移動(dòng)?？梢允褂萌洀椥泽w和易于獲得的導(dǎo)電材料來制造電子皮膚。他們?cè)诘谝粭l軟自驅(qū)動(dòng)傳送帶（傳送速度為0.28 mm / s）和可裝袋的全軟履帶機(jī)器人上展示了它們的功能。這種新型的，自我驅(qū)動(dòng)，自我抓握和自我定位的柔軟人造皮膚具有對(duì)功能性柔軟智能復(fù)合材料，可展開機(jī)器人，柔軟智能輸送機(jī)以及合規(guī)抓握和操縱應(yīng)用產(chǎn)生重大影響的潛力。

具有自動(dòng)操作，自動(dòng)抓握和自動(dòng)定位功能的主動(dòng)軟智能結(jié)構(gòu)?

因?yàn)閭鹘y(tǒng)的機(jī)器人是剛性且不兼容的，而軟機(jī)器人則是兼容的，可以拉伸和扭曲以適應(yīng)其環(huán)境。迄今為止，軟機(jī)器人已經(jīng)將其移動(dòng)能力與抓握其移動(dòng)表面的能力分開。

在論文中，研究小組描述了如何將由皮膚制成的名為ElectroSkin的機(jī)器人扭絞起來，放在口袋中，然后拉出并扔在其移動(dòng)的表面上。ElectroSkin是一系列軟下一代機(jī)器人的新的基本構(gòu)建塊。

因?yàn)楫?dāng)前軟功能器件是有限的，例如，由于需要的幀在其上安裝致動(dòng)器或利用流體驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的需要，因此，對(duì)于具有完全柔體設(shè)備和由容易控制和容易儲(chǔ)存的電能來驅(qū)動(dòng)。盡管先前的研究表明，使用形狀記憶合金的電動(dòng)和有源軟設(shè)備氣動(dòng)致動(dòng)器和電動(dòng)馬達(dá)，它們是能量低效的，速率限制，或者在使用泵或馬達(dá)的引入結(jié)構(gòu)復(fù)雜且體積大的部件。

為了克服這些限制，科學(xué)家通過利用兩種新興驅(qū)動(dòng)技術(shù)的共同特征和材料，提出了一種針對(duì)全軟件機(jī)器人的方法。一開始的圖中顯示了高度變形的完全柔軟的類似皮膚的機(jī)器人的概念，該機(jī)器人可以以壓縮（滾動(dòng)或卷起）的形式從口袋中拉出并扔到表面上。然后，它可以自主移動(dòng)或通過遙控器移動(dòng)。

在這項(xiàng)研究中，他們將類皮膚機(jī)器人定義為一種結(jié)構(gòu)/設(shè)備，其厚度至少比其寬度/長(zhǎng)度小一個(gè)數(shù)量級(jí)。他們將兩種互補(bǔ)的電動(dòng)技術(shù)進(jìn)行融合，以實(shí)現(xiàn)可展開的軟功能設(shè)備的主動(dòng)和電可控致動(dòng)，粘合和抓握：介電彈性體致動(dòng)器（DEA），由可變形介電膜制成，夾在兩個(gè)順應(yīng)電極之間，以及可軟拉伸電膠粘劑（EA），包括附著在或嵌入在軟電介質(zhì)中的順應(yīng)性平面電極。

在應(yīng)用場(chǎng)景上，將來，ElectroSkin機(jī)器人可以爬上墻壁并跨過天花板進(jìn)行清潔，探索難以到達(dá)的環(huán)境，包括倒塌的建筑物，并可以用于一系列可穿戴的第二皮膚設(shè)備。

Rossiter教授說：“ ElectroSkin是邁向可輕松運(yùn)輸，部署甚至磨損的軟機(jī)器人的重要一步。人工肌肉和電抓地力的結(jié)合再現(xiàn)了，蝸牛等動(dòng)物的運(yùn)動(dòng)，以及它們的去向，因此我們的機(jī)器人可以！”